對(duì)于GIS密封試驗(yàn)方法檢測(cè)SF6泄漏的分析與改進(jìn)

摘 要：隨著電力事業(yè)的大力發(fā)展，SF6 氣體以其優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能被廣泛用于電氣設(shè)備中，GIS的運(yùn)行也得到迅猛的發(fā)展。但是GIS的泄漏不僅會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，更會(huì)給檢修人員帶來(lái)身體上及生命上的危害。本文深入探討了怎樣才能夠真實(shí)的檢測(cè)GIS裝置中SF6氣體泄漏情況及年泄漏率的問(wèn)題。GIS密封試驗(yàn)是檢驗(yàn)GIS密封性能是否良好的一項(xiàng)重要試驗(yàn)項(xiàng)目，要求操作方法正確，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確。本文對(duì)目前常用的GIS的密封試驗(yàn)方法進(jìn)行了分析，并對(duì)不完善之處進(jìn)行了改進(jìn)，取得了較好的效果。

一、概述

六氟化硫封閉式組合電器(簡(jiǎn)稱GIS)，具有占地少、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，其絕緣、滅弧介質(zhì)為SF6氣體，要求具有良好的密封性能。GIS設(shè)備安裝程序?yàn)椋夯A(chǔ)預(yù)埋→間隔機(jī)架位置和高層確定→間隔就位→連接母線、操作機(jī)構(gòu)等→控制盤(pán)就位→二次配線→充氣→SF6氣體檢漏、水分檢查→二次調(diào)試→耐壓試驗(yàn)等。其中部分工作可以交叉提前進(jìn)行。GIS的密封性能是檢驗(yàn)其可靠性的重要指標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)其安全可靠運(yùn)行的前提條件。

GIS經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝，應(yīng)對(duì)其拆裝對(duì)接的每一處密封環(huán)節(jié)要進(jìn)行嚴(yán)格的密封試驗(yàn)，如果存在漏點(diǎn)則必須返工處理，直至合格，以保證整個(gè)氣室的年漏氣率符合標(biāo)準(zhǔn)。密封試驗(yàn)是檢驗(yàn)GIS安裝質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵工序。操作方法正確，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，方可保證GIS在運(yùn)行中的安全可靠性。

二、密封試驗(yàn)方法

密封試驗(yàn)是通過(guò)檢測(cè)SF6氣體的泄漏量，來(lái)判定氣室的年漏氣率是否合格，控制標(biāo)準(zhǔn)是每一獨(dú)立氣室的年漏氣率不大于0.5%;《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明中提出兩種試驗(yàn)方法和控制標(biāo)準(zhǔn)：

1、采用靈敏度不低于l×10-6(體積比)的檢漏儀對(duì)氣室密封部分、管道接頭等處進(jìn)行檢測(cè)時(shí)SF6檢漏儀未發(fā)生報(bào)警認(rèn)為合格。

2、采用局部包扎法，待24h后檢測(cè)每個(gè)包扎腔內(nèi) SF6含量不大于30 ppm(體積比)即為合格。

目前采用第二種試驗(yàn)方法較為準(zhǔn)確，其實(shí)施程序是：抽真空檢驗(yàn)→SF6氣體→泄漏檢驗(yàn)。具體過(guò)程為：在GIS經(jīng)真空檢漏并靜止SF6氣體5 h后，用塑料薄膜在法蘭接口等處包扎，再過(guò)24h后進(jìn)行檢測(cè)，如果有一處薄膜內(nèi)SF6氣體的濃度大于30 ppm，則該氣室漏氣率不合格。如果所有包扎薄膜內(nèi)SF6氣體的濃度均小于30ppm，則認(rèn)為該氣室漏氣率合格。

三、國(guó)家電力規(guī)程中對(duì)于GIS檢測(cè)泄漏的規(guī)定

開(kāi)關(guān)設(shè)備 SF6斷路器和GIS

SF6斷路器和GIS的試驗(yàn)項(xiàng)目、周期和標(biāo)準(zhǔn)

3)GIS用金屬化物避雷器的試驗(yàn)項(xiàng)目、周期和標(biāo)準(zhǔn)

a) 避雷器大修時(shí)，其SF6氣體按以上表的規(guī)定

b) 避雷器運(yùn)行中的密封檢查按以上表的規(guī)定

c) 其它有關(guān)項(xiàng)目按以上表中的規(guī)定

對(duì)于110KV及以上SF6電流互感器試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)用

四、測(cè)量實(shí)例

于2011年1月13日上午10：00使用法國(guó)IAC510 SF6紅外雙波定量檢漏儀分別到關(guān)莊變電站、新區(qū)中心變電站、長(zhǎng)寧變電站進(jìn)行了室內(nèi)110KVGIS開(kāi)關(guān)泄漏檢測(cè)試驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表：

通過(guò)這次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后，能夠真實(shí)的找到GIS的泄漏點(diǎn)及初步確定泄漏情況，為驗(yàn)算年泄漏率奠定了基礎(chǔ)。

五、GIS 密封試驗(yàn)方法的改進(jìn)措施

1、實(shí)施定量檢測(cè)、驗(yàn)算年漏氣率

《氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T618-1997)中第8.l條提出了密封性試驗(yàn)包括定性檢漏和定量檢漏兩個(gè)部分。《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50150-91)中第13.0.4條也提出采用收集法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)以24 h的漏氣量換算出年漏氣率。GIS的定量檢漏采用局部包扎法，具體操作方法應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，依相關(guān)公式計(jì)算出每個(gè)氣室的年漏氣率。有了年漏氣率，才能提出具體的補(bǔ)氣間隔時(shí)間，從而保證GIS在運(yùn)行中密封性良好。

2、適當(dāng)提高密封試驗(yàn)時(shí)的SF6氣體壓力值

GIS在常溫下做氣體密封性試驗(yàn)的狀態(tài)與實(shí)際運(yùn)行情況并不相符(尤其是戶外式GIS)。完善的試驗(yàn)方法是應(yīng)對(duì)GIS做高、低溫時(shí)的密封試驗(yàn)，但交接試驗(yàn)規(guī)程及設(shè)備技術(shù)條件對(duì)此未作規(guī)定?？紤]到當(dāng)氣室內(nèi)SF6氣體壓力增高時(shí)其泄漏量也會(huì)隨之增加，為嚴(yán)格考核密封狀況，其試驗(yàn)壓力值應(yīng)高于額定壓力值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)高出0.05 Mpa為宜。根據(jù)SF6氣體壓力--溫度曲線，高于額定壓力0.05 Mpa相當(dāng)于環(huán)境溫度40℃時(shí)的氣體壓力值，這樣就可以考核GIS在環(huán)境溫度增高時(shí)的密封狀況。

3、 實(shí)施定性檢漏，完善預(yù)控手段

定性檢漏作為判斷GIS氣室漏氣與否的一種手段，是定量檢漏前的預(yù)檢。采用檢漏儀檢漏方法，對(duì)氣室進(jìn)行抽真空作為初步的密封檢測(cè)及排出氣室內(nèi)的水分是必要的步驟，通過(guò)抽真空可檢測(cè)出所有硬性密封環(huán)節(jié)的漏點(diǎn)。

按標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)GIS的所有法蘭密封面、管路接頭處用檢漏儀進(jìn)行檢測(cè)，能夠定性的判斷GIS的年漏氣率是否超標(biāo)。

4、 全面檢測(cè)，消除漏檢之處

不論是定性檢漏，還是定量檢漏，不僅對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝有影響的密封面進(jìn)行檢漏，還應(yīng)對(duì)所有工廠組裝的密封面、管路接口等處進(jìn)行全面檢漏。施工經(jīng)驗(yàn)證明：由于出廠檢漏不嚴(yán)格而存在漏點(diǎn)的情況是經(jīng)常發(fā)生的。另一方面，對(duì)與分、合閘位置有關(guān)的密封部位，應(yīng)分別在分、合閘位置進(jìn)行密封試驗(yàn)。

六、改進(jìn)后的密封試驗(yàn)方法及實(shí)施效果

改進(jìn)后密封試驗(yàn)方法的程序是：抽真空檢漏→充SF6氣體→SF6檢測(cè)儀檢漏→定量檢漏。具體實(shí)施要求如下：

1、抽真空檢漏

當(dāng)GIS氣室抽真空到真空度已達(dá)到或小于133pa時(shí)，在繼續(xù)抽真空30min后停泵，靜止30min后讀取真空度A值，再間隔5 h后讀取真空度B值，如B-A<133Pa，則認(rèn)為氣室的密封性良好。

2、 檢漏儀檢漏

用靈敏度1ppm的 SF6氣體檢漏儀沿外殼焊縫、密封面、管路接頭、轉(zhuǎn)動(dòng)密封等部位，用不大于2.5 mm/s的速度在上述部位緩慢移動(dòng)，若SF6檢測(cè)儀讀數(shù)為0則認(rèn)為密封性能良好。

3、 定量檢漏

應(yīng)在氣室充SF6氣至額定氣壓24 h后進(jìn)行，要求檢漏儀的靈敏度1ppm，測(cè)量范圍為10-6(體積比)。

實(shí)施局部包扎法：用0.1mm厚的塑料薄膜按密度部位的幾何形狀圍一圈半，接縫向上，盡可能構(gòu)成圓形或方形，經(jīng)整形后用膠帶粘貼密封。塑料薄膜與被測(cè)品應(yīng)保持一定的間隙，一般為5mm左右，包扎后經(jīng)24h測(cè)定包扎腔內(nèi)SF6氣體的濃度，應(yīng)取不同位置四點(diǎn)的平均值。該密封環(huán)節(jié)的漏氣率可用下式計(jì)算：

F=△C×(V-△V)×P/△t Mpa&middot;m3/s

式中： F--絕對(duì)漏氣率，單位時(shí)間內(nèi)的漏氣Mpa&middot;m3/s;

△C--泄漏氣體濃度的測(cè)量平均值，ppm

△t--測(cè)量△C的間隔時(shí)間，s

△V--被試品與塑料薄膜間所包圍的容積，m3

P--絕對(duì)大氣壓，為0.1Mpa

每個(gè)氣室的年泄漏率Fy：

Fy=F×31.5×10-6/V×(Pr+0.1) ×100%/年

式中：V--氣室內(nèi) SF6氣體的容積，m3

Pr --額定SF6氣體氣壓，Mpa，(表計(jì)值)

在進(jìn)行以上計(jì)算時(shí)較難確定的是以下參數(shù)：

△V：由于被試品與塑料薄膜間所包圍的容積是不規(guī)則形狀，其容積不能直接計(jì)算取得，可采用試驗(yàn)的方法，利用其它氣體或液體通過(guò)流量計(jì)向包扎腔室內(nèi)灌注而取容積數(shù)據(jù)。

V和W：氣室內(nèi)充注SF6，氣體的容積和質(zhì)量，該數(shù)據(jù)廠方都未提供，可在訂貨技術(shù)條件中要求廠方提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，還可在充氣過(guò)程中采用計(jì)量方法來(lái)取得較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4、實(shí)施后的效果

經(jīng)采取改進(jìn)措施后，消除了密封檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確等缺陷，使檢測(cè)結(jié)果達(dá)到了準(zhǔn)確可靠的效果，為GIS的安全運(yùn)行提供了有力的證據(jù)。

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